تاثیر نانوذرات دی‌اکسید سیلسیم بر خصوصیات مورفولوژیکی گیاه مرتعی بروموس کوپه‌داغی (Bromus kopetdaghensis Drobov)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری علوم مرتع، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 استاد گروه مرتع، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 مربی گروه بیابان‌زدایی دانشکده کویرشناسی دانشگاه سمنان

4 استادیار گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربت حیدریه

10.29252/aridbiom.8.1.1

چکیده

بررسی تاثیر نانوذرات دی­اکسید سیلسیم بر اندام­ های گیاه مرتعی بروموس کوپه­ داغی (Bromus kopetdaghensis Drobov)، طی آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در چهار تکرار در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد در سال ۱۳۹۳ انجام گردید. تیمارهای آزمایشی شامل دو سطح روش مصرف (محلول­ پاشی و آغشته با بذر)، پنج غلظت ذرات نانو دی­اکسید سیلسیم (1، 2، 10، 50 و 80 میلی­گرم بر لیتر) و تیمار شاهد (بدون هیچ نوع دی­اکسید سیلسیم) بودند. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت نانوذرات، بر اندام­ های گیاه مرتعی بروموس از جمله ارتفاع و پارامترهای وزنی گیاه کاهش یافتند. در تیمار استفاده از نانوذرات سیلسیم به صورت آغشته با بذر با غلظت 10 میلی­گرم در لیتر به ترتیب به میزان 24، 66 و 3۴ درصد افزایش برای وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک ریشه و ارتفاع نسبت به تیمار صفر (شاهد) نشان داد. در تیمار محلول­ پاشی نانوذرات با غلظت 2 میلی­گرم نیز به ترتیب با 27، 68 و 35 درصد افزایش برای وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک ریشه و ارتفاع نسبت به تیمار شاهد را نشان داد. مقادیر زیاد نانوذرات اثرات منفی داشتند. با بررسی مشاهدات در عملکرد گیاه بروموس، استفاده از نانوذرات سیلسیم به صورت آغشته با بذر با غلظت 10 میلی­گرم در لیتر با توجه به مصرف کمتر نانوذرات، سهولت کاربرد نانوذرات و اقتصادی بودن، برای جوانه­زنی بذر این گونه پیشنهاد می­ شود. بعد از جوانه ­زنی بذر و استقرار نهال­ ها در گلخانه، می­ توان آن را با توجه به شرایط سازگاری در منطقه از نظر اقلیم و خاک و غیره، کشت داد و جهت احیای مراتع فقیر و تخریب ­یافته بکار برد.

کلیدواژه‌ها


[1]. Aladjadjiyan, A. (2007). The use of physical methods for plant growing stimulation in Bulgaria. Journal of Central European Agriculture, 8, 369-380.
[2]. Alcaraz-Lopez, C., Botıa, M., Alcaraz, C.F., & Riquelme, F. (2004). Effects of calcium-containing foliar sprays combined with titanium and algae extract on plum fruit quality. Journal of Plant Nutrition, 27, 713–729.
[3]. Alcaraz-Lopez, C., Botıa, M., Alcaraz, C.F., & Riquelme, F. (2005). Induction of fruit calcium assimilation and its influence on the quality of table grapes. Spanish Journal of Agricultural Research, 3, 335-343.
[4]. Agarie, S., Hanaoka, N., Ueno, O., Miyazaki, A., Kubota, F., Agata, W. & Kaufman, P.B. (1998). Effects of silicon on tolerance to water deficit and heat stress in rice plants (Oryza sativa L.), monitored by electrolyte leakage. Plant Production Science, 1, 96–103.
[5]. Avinash, C.P., Sanjay, S.S., & Yadav, R.S. (2010). Application of ZnO nanoparticles in influencing the growth rate of Cicer arietinum. Journal of Experimental Nanoscience, 5(6), 488-497.
[6]. Azimi, R., Jankju, M., Feizi, H. & Azimi A. (2014). Interaction of SiO2 nanoparticles and seed prechilling on germination and early seedling growth of tall wheatgrass (Agropyron elongatum L.). Polish Journal of Chemical Technology, 16 (3), 25-29.
[7]. Azimi, R., Feizi, H. & Khajeh Hosseini, M. (2013). Can bulk and nanosized titanium dioxide particles improve seed germination features of wheatgrass (Agropyron desertorum)? Notulae Scientia Biologicae, 5 (3), 1-7.
[8]. Azimi., R. (2013). Investigating effects of mycorrhiza inoculation on the establishment and growth characteristics Bromus kopetdaghensis, Medicago sativa, Thymus vulgaris and Ziziphora clinopodioides in rangeland of Bahar Kish Quchan. Msc Thesis, Ferdowsi Mashhad University, 167 p., (in Farsi).
[9]. Barrena, R., Casals, E., Colón, J., Font, X., Sánchez, A. & Puntes, V. (2009). Evaluation of the ecotoxicity of model nanoparticles. Chemosphere, 75, 850–857.
[10]. Behdad, A. (2010). Effect Allelopathic of Artemisia (Artemisia khorassanica Podl) at different stages of development, the germination, growth and some physiological processes in plants Bromus kopetdaghensis Drobov. Msc thesis, Ferdowsi University of Mashhad, (in Farsi).
[11]. Carvajal, M., & Alcaraz, C.F. (1998). Why titanium is a beneficial element for plants? Journal of Plant Nutrition, 21(4), 655-664.
[12]. Dietz, K.J., & Herth, S. (2011). Plant nanotoxicology. Trends in Plant Science, 16, 582-589.
Epstein, E. (1999). Silicon. Annuals Review PlantPhysiology and Plant Molecular Biology, 50, 641-664.
[13]. Feizi, H., Kamali, M., Jafari, L., & Rezvani Moghaddam, P., 2013. Phytotoxicity and stimulatory impacts of nanosized and bulk titanium dioxide on fennel (Foeniculum vulgare Mill), Chemosphere, 91, 506-511.
[14]. Gunes, A., Kadioglub, Y.K., Pilbeam, D.J., Inala, A., Cobana, S., & Aksu, A. (2008). Influence of silicon on sunflower cultivars under drought stress, II: essential and nonessential element uptake determined by polarized energy dispersive x-ray fluorescence. Comm. Soil Sci. Plant Analysis, 39, 1904–1927.
[15]. Haghighi, M., Afifipour, Z., Mozafarian, M. (2012). The effect of N-Si on Tomato seed germination under salinity levels. Journal Biology environment science. 6(16), 87-90.
[16]. Janas, R., Szafirowska-Walędzik, A., & Kolosowski, S. (2002). Effect of titanium on eggplant yielding. Vegtable Crops Research Bullten, 57, 37–44.
[17]. Janislampi, K.W. (2012). Effect of Silicon on Plant Growth and Drought Stress Tolerance. All graduate theses and dissertations, 1360 p.
[18]. Jian, F., Yamaji, N., Tamai, K., & Mitani, N. (2007). Genotypic difference in silicon uptake and expression of silicon transporter genes in rice. Plant Physiology, 145, 919-924.
[19]. Khodakovskaya, M., Dervishi, E., Mahmood, M., Xu, Y., Li, Z., Watanabe, F., & Biris, A.S. (2009). Carbon nanotubes are able to penetrate plant seed coat and dramatically affect seed germination and plant growth. ACS Nano, 3(10), 3221–3227.
[20]. Kaya, C., Tuna, L., & Higgs, D. (2006). Effect of silicon on plant growth and mineral nutrition of maize grown under water – stress condition. Journal Plant Nutrition, 29, 1469- 1480.
[21]. Lee, W.M., An, Y.J., Yoon, H., & Kwbon, H.S. (2008). Toxicity and bioavailability of copper nanoparticles to the terrestrial plants mung bean (Phaseolus radiatus) and wheat (Triticum aestrivum): plant agar test for water in soluble nanoparticles. Environ. Toxic. Chem. 27, 1915-1921.
[22]. Lee, C.W., Mahendra, S., Zodrow, K., Li, D., Tsai, Y.C., Braam, J. and Alvarez, P.J. (2010). Developmental phytotoxicity of metal oxide nanoparticles to Arabidopsis thaliana. Environmental Toxicology and Chemistry, 29(3), 669-675.
[23]. Liang, Y.C., Chen, Q.R., Liu, Q., Zhang, W.H. & Ding, R.X. (2003). Exogenous silicon (Si) increases antioxidant enzyme activity and reduces lipid peroxidation in roots of salt-stressed barley (Hordeum vulgare L.). Journal Plant Physiology, 160, 1157–1164.
[24]. Lin, B.S., Diao, S.Q., Li, C.H., Fang, L.J., Qiao, S.C., Yu, M., 2004. Effects of TMS (nanostructured silicon dioxide) on growth of Changbai Larch seedlings. Journal for Research CHN, 15, 138-140.
[25]. Liu, X.M., Zhang, F.D., Zhang, S.Q., Hex, S., Fang, R., Feng, Z., & Wang, Y. (2005). Effects of nano-ferric oxide on the growth and nutrients absorption of peanut. Plant Nutrition and Fertility Science, 11, 14-18.
[26]. Lu, C.M., Zhang, C. Y., Wu, J.Q., & Tao, M. X. (2002). Research of the effect of nanometer on germination and growth enhancement of Glycine max and its mechanism. Soybean Science, 21, 168-172.
[27]. Ma, X., Geisler-Lee, J., Deng, Y., & Kolmakov, A. (2010). Interactions between engineered nanoparticles (ENPs) and plants: Phytotoxicity, uptake and accumulation. Science of the Total Environment, 408 (16), 3053–3061.
[28]. Mazahernia, S. (2009). Comparison of conventional iron oxide nanoparticles with municipal solid waste compost and granulated sulfur in iron and other nutrients in soil and wheat. Master's thesis, Ferdowsi University of Mashhad, (in Farsi).
[29]. Nair, R., Varghese, H., Nair, B.G., Maekawa, T., Yoshida, Y., & Sakthi Kumar, D. (2010). Nanoparticulate material delivery to plants, Plant Science, 179, 154–163.
[30]. Navarro, E., Baun, A., Behra, R., Hartmann, N.B., Filser, J., Miao, A., Quigg, A., Santschi, P.H., & Sigg, L. (2008). Environmental behavior and ecotoxicity of engineered nanoparticles to algae, plants, and fungi. Ecotoxicology, 17, 372–386.
[31]. Owolade, O.F., Ogunleti, D.O., & Adenekan, M.O. (2008). Titanium dioxide affected diseases, development and yield of edible cowpea. Electronic Journal of Environment Agriculture Food Chemistry, 7(50), 2942–2947.
[32]. Sheykhbaglou, R., Sedghi, M., TajbakhshShisvan, M., & SeyedSharifi, R. (2010). Effects of nano-iron oxide particles on agronomic traits of soybean. Notulae Scientiae Biologicae, 2(2), 112-113.
[33]. Thakkar, K.N., Snehit, S., Mhatre, M.S., Rasesh, Y., & Parikh, M.S. (2009). Biological synthesis of metallic nanoparticles. Nanomedicine: Nanotechnology Biology and Medicine, 6(2), 257-262.
[34]. Vashisth, A., & Nagarajan, S. (2010). Effect on germination and early growth characteristics in sunflower (Helianthus annuus) seeds exposed to static magnetic field. Journal of Plant Physiology, 167(2), 149-156.
[35]. Wilson M.R., Lightbody, J.H., Donaldson, K., Sales, J., Stone, V. (2002). Interactions between ultrafine particles and transition metals in vivo and in vitro. Toxicol Appl Pharm. 184, 172-179.
 [36]. Zhu, H., Han, J.,  Xiao, J.Q., & Jin, Y. (2008). Uptake, translocation, and accumulation of manufactured iron oxide NPs by pumpkin plants. Journal Environmental Monitoring, 10, 713–717.